Die Vor- und Nachteile von Supraleitern

Die Vor- und Nachteile von Supraleitern

Die meisten Materialien, die Menschen benutzen, sind Isolatoren, wie Plastik oder Leiter, wie ein Aluminiumtopf oder ein Kupferkabel. Isolatoren zeigen eine sehr hohe Best├Ąndigkeit gegen├╝ber Elektrizit├Ąt. Leiter wie Kupfer zeigen einen gewissen Widerstand. Eine andere Klasse von Materialien zeigt keinerlei Widerstand, wenn sie auf sehr niedrige Temperaturen gek├╝hlt wird, k├╝hler als der k├╝hlste Tiefk├╝hlschrank. Supraleiter genannt, wurden sie 1911 entdeckt. Heute revolutionieren sie das Stromnetz, die Handytechnologie und die medizinische Diagnose. Wissenschaftler arbeiten daran, sie bei Raumtemperatur durchf├╝hren zu lassen.

Vorteil 1: Umgestaltung des Stromnetzes

Das Stromnetz geh├Ârt zu den gr├Â├čten Ingenieurleistungen des 20. Jahrhunderts. Die Nachfrage ist jedoch im Begriff, sie zu ├╝berw├Ąltigen. Zum Beispiel betraf der nordamerikanische Blackout von 2003, der etwa vier Tage dauerte, ├╝ber 50 Millionen Menschen und verursachte einen wirtschaftlichen Verlust von etwa 6 Milliarden Dollar. Die Supraleiter-Technologie sorgt f├╝r verlustfreie Leitungen und Kabel und verbessert die Zuverl├Ąssigkeit und Effizienz des Stromnetzes. Es ist geplant, das heutige Stromnetz bis 2030 durch ein supraleitendes Stromnetz zu ersetzen. Ein supraleitendes Energiesystem nimmt weniger Grundst├╝cke ein und ist im Boden vergraben, ganz anders als heutige Gitterlinien.

Vorteil 2: Verbesserung der Breitband-Telekommunikation

Die breitbandige Telekommunikationstechnologie, die am besten bei Gigahertz-Frequenzen arbeitet, ist sehr n├╝tzlich, um die Effizienz und Zuverl├Ąssigkeit von Mobiltelefonen zu verbessern. Solche Frequenzen sind mit halbleiterbasierten Schaltungen sehr schwer zu erreichen. Sie wurden jedoch leicht durch den Supraleiter-basierten Empf├Ąnger von Hypres erreicht, wobei eine Technologie verwendet wurde, die als schneller Einzelquanten-Quanten- oder RSFQ-Empf├Ąnger f├╝r integrierte Schaltungen bezeichnet wird. Es arbeitet mit Hilfe eines 4-Kelvin Kryok├╝hlers. Diese Technologie zeigt sich in vielen Sendemasten f├╝r Mobiltelefone.

Vorteil 3: Medizinische Diagnose unterst├╝tzen

Eine der ersten gro├čtechnischen Anwendungen der Supraleitung findet sich in der medizinischen Diagnostik. Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet starke supraleitende Magnete, um gro├če und gleichm├Ą├čige Magnetfelder im K├Ârper des Patienten zu erzeugen. MRT-Scanner, die ein K├╝hlsystem mit fl├╝ssigem Helium enthalten, erfassen, wie diese Magnetfelder von Organen im K├Ârper reflektiert werden. Die Maschine erzeugt schlie├člich ein Bild. MRI-Ger├Ąte sind der R├Ântgentechnologie beim Erstellen einer Diagnose ├╝berlegen. Paul Leuterbur und Sir Peter Mansfield wurden 2003 mit dem Nobelpreis f├╝r Physiologie oder Medizin "f├╝r ihre Entdeckungen in der Magnetresonanztomographie" ausgezeichnet, die der Bedeutung von MRT und Supraleitern f├╝r die Medizin zugrunde liegen.

Nachteile von Supraleitern

Supraleitende Materialien supraleiten nur, wenn sie unterhalb einer gegebenen Temperatur gehalten werden, die ├ťbergangstemperatur genannt wird. Bei gegenw├Ąrtig bekannten praktischen Supraleitern liegt die Temperatur viel unterhalb von 77 Kelvin, der Temperatur von fl├╝ssigem Stickstoff. Um sie unter dieser Temperatur zu halten, ist eine Menge teurer kryogener Technologie erforderlich. So sind Supraleiter immer noch nicht in der allt├Ąglichen Elektronik zu finden. Wissenschaftler arbeiten daran, Supraleiter zu entwerfen, die bei Raumtemperatur arbeiten k├Ânnen.

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